LXXII Московская олимпиада школьников по химии 9 класс Заключительный этап

LXXII Московская олимпиада школьников по химии
Заключительный этап
Теоретический тур
21 февраля 2016 года
9 класс
Решения всех заданий считаются полными только в том случае, если записаны все необходимые
уравнения реакций, расчеты и рассуждения.
9-1. На чашках механических весов уравновешены два стакана, в каждом из которых содержится
по 50 г 20%-ной соляной кислоты. В первый стакан поместили 1,0 г металлического магния, во
второй стакан – 1,0 г металлического алюминия.
Изменится ли равновесие после окончания реакций?
Если равновесие изменится, то какой из стаканов станет тяжелее?
Напишите уравнения реакций, приведите расчеты.
Решение
1) В каждом стакане по 50*0,2 = 10 (г) HCl. Кислота в избытке, ее в 10 раз больше по массе, по
уравнениям (ниже) нужно меньше.
Магний выделит меньше водорода на 1 г металла, равновесие изменится.
1
X
Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2
24
2
Х = 1(2/24) = 0,083 (г) водорода на1 г магния;
1
Y
Al + 3 HCl = AlCl3 + 1,5 H2
27
3
Для алюминия аналогично получим 1(3/27) = 0,111 (г) водорода на 1 г.
В стакане с алюминием потеря веса больше.
Стакан с алюминием станет легче стакана с магнием на 0,111 - 0,083 = 0,028 (г).
Баллы 9-1. Всего 8 баллов
Равновесие изменится – 1 балл
Тяжелее стал стакан с магнием – 1 балл
Уравнения реакций – по 1, всего 2 балла
Расчет, доказывающий, что стакан с магнием стал тяжелее - 2 балла
Расчет, показывающий, что кислота в избытке – 2 балла
9-2. Из приведенного списка выберите вещества, из которых можно в одну стадию получить
газообразный кислород:
Вещества: 1) CO2, 2) Ca(MnO4)2, 3) BaO2, 4) H2O, 5) H2O2, 6) SiO2.
Напишите уравнения возможных реакций, укажите условия их проведения.
Решение
1) 2 CO2 + 2 Na2O2 = 2 Na2CO3 + O2 реакция с пероксидом
2) Ca(MnO4)2 = CaMnO4 + MnO2 + O2 нагревание
3) 2 BaO2 = 2 BaO + O2 нагревание
4) 2 H2O = 2 H2 + O2 электролиз (указать, какой газ на (+), какой на (-)).
5) 2 H2O2 = 2 H2O + O2 каталитическое разложение
Баллы 9-2. Всего 14 баллов
Реакция 1 с указанием условий – 4 балла
Реакции 2, 4 с указанием условий – по 3 балла
Реакции 3, 5 с условиями – по 2 балла
9-3. К идеально растяжимой резиновой оболочке массой 4,0 г подвесили груз массой 5,0 г.
Сколько л водорода нужно поместить в оболочку, чтобы полученный шарик начал
двигаться вверх при н.у.?
Какой будет при этом диаметр шарика (см), если считать его сферическим? Объем шара
вычисляется по формуле V = 4/3πR3.
Сколько г гидрида кальция понадобится для получения этого объема водорода при реакции
гидрида с водой? Напишите уравнение реакции.
Решение
1) Масса шарика с грузом 9,0 г. Подъемная сила 1 моль водорода при н.у. (молекулярная масса
воздуха 29) : 29 – 2 = 27 (г) Чтобы поднять 9,0 г, объем водорода должен быть больше 1/3 моль,
т.е. больше 22,4/3 = 7,47 л или 7467 см3
2) 7467 = 4/3*3,14*R3 ; R = (1784)1/3 = 12,13 см. Диаметр шарика более 24,26 см
3) CaH2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + 2 H2
42 г CaH2 дают 2 моль водорода; для получения более 1/3моль надо 7,0 г гидрида кальция
Баллы 9-3. Всего 10 баллов
Расчет объема водорода – 4 балла
Вычисление диаметра шара – 2 балла
Уравнение реакции 2 балла
Расчет массы гидрида 2 балла
9-4. Смесь твердых хлората калия и сульфида железа горит по схеме:
KClO3 + FeS  KCl + Fe2O3 + SO2
Расставьте коэффициенты в уравнении реакции.
Сколько г хлората калия нужно для полного сгорания 4,4 г сульфида железа?
Решение
Х
4,4
7 KClO3 + 6 FeS = 7 KCl + 3 Fe2O3 + 6 SO2
122,5*7 88*6
857,5
528
Х = 7,15 г
Баллы 9-4. Всего 5 баллов
Коэффициенты в уравнении 2 балла
Расчет массы хлората 3 балла
9-5. Обычно для получения водорода в лаборатории используют цинк и соляную кислоту. Серная
кислота считается менее пригодной для этой цели. Юный химик решил для ускорения процесса
получать водород из цинка и 50%-ной серной кислоты.
Какими газами может быть загрязнен выделяющийся водород?
Какие реакции возможны между серной кислотой и цинком?
Напишите уравнения возможных реакций (не более четырех).
Решение
H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2 наиболее разбавленная кислота
2 H2SO4 + Zn = ZnSO4 + SO2 + 2 H2O
4 H2SO4 + 3 Zn = 3 ZnSO4 + S + 4 H2O
5 H2SO4 + 4 Zn = 4 ZnSO4 + H2S + 4 H2O наиболее концентрированная кислота при нагревании
Баллы 9-5. Всего 12 баллов
Примесные газы 4 балла
Возможные 4 реакции (уравнения с условиями) 8 баллов
9-6. В четырех пробирках без этикеток находятся твердые образцы удобрений: аммиачная селитра,
калиевая селитра, сульфат калия, гидрофосфат аммония.
Предложите способы различения содержимого пробирок, требующие минимального
количества реактивов.
Приведите уравнения всех использованных для анализа реакций.
Рекомендации к решению
1) С твердой щелочью определяем соли аммония (по запаху аммиака или влажной индикаторной
бумагой):
NH4NO3 + NaOH = NaNO3 + H2O + NH3
2) В расплаве одной из аммониевых солей легко сгорает тлеющий уголек:
2 NH4NO3 + С = 2 N2 + 4 H2O + CO2
Таким образом, определены нитрат аммония и гидрофосфат аммония
3) В расплаве одной из оставшихся солей сгорает тлеющий уголек:
4 KNO3 + 5 C = 2 K2CO3 + 2 N2 + 3 CO2
Таким образом, определены нитрат калия и сульфат калия (сульфат – как оставшийся)
Баллы 9-6. Всего 20 баллов
За доказанное содержимое каждой из 4-х пробирок по 2 балла, всего 8 баллов
Описание хода анализа 4 балла, если потрачено не более 2-х реактивов.
Уравнения реакций при анализе (по 2 за реакцию, более 4-х реакций НЕ оценивается, поскольку
явно не минимум реактивов) 8 баллов
Всего 69 баллов